Propagation of harmonic waves through micro gap with consideration of frictional contact

Transmission of elastic waves through a micro gap between two solids with consideration of frictional contact is investigated. By using the Fourier analysis technique and the corrective solution method, the nonlinear boundary problem is reduced to a set of algebraic equations. Numerical results exhibit the locations and extents of separation, slip, and stick zones, the interface tractions, and the energy partition. The effects of gap width, frictional coefficients, and the incident angle on the wave transmission are discussed in detail. The results show that higher harmonics are generated due to the local contact/slip at the interface.

井底压力下牙轮钻头浮动套轴承性能分析

为了探究井底压力下215.9 mm牙轮钻头浮动套轴承的平衡转速比、摩擦学性能、油膜压力分布随内外间隙比的变化规律,修正了考虑浮动套轴承实际井下环境压力和牙轮钻头密封压差的Reynolds边界条件,利用MATLAB中的PDE Toolbox对浮动套轴承Reynolds方程进行数值求解,分析内外间隙比对浮动套轴承平衡转速比、油膜压力及摩擦因数的影响规律,结果表明:当环境压力为60 MPa、密封压差为20 MPa时,随内外间隙比增加,浮动套平衡转速比呈现先增大后减小的趋势;以轴承的摩擦因数和油膜压力作为综合评价指标,钻头浮动套轴承内外间隙比为2.0时,轴承的摩擦因数较小,油膜压力较高,其轴承综合性能较优;而当浮动套轴承内外间隙比为2.0时,随着环境压力的升高,浮动套轴承的摩擦扭矩和摩擦因数增加,从而加剧轴承的磨损。该研究为牙轮钻头浮动套轴承的结构参数优化及性能提升提供了基础理论支撑。

机器人搅拌摩擦填丝焊5A06铝合金接头力学性能及腐蚀行为

针对搅拌摩擦焊过程中大型及复杂结构由于装配及加工精度等原因存在焊接间隙的问题,导致焊缝成形差及接头力学性能下降,提出机器人搅拌摩擦填丝焊新方法,实现了2 mm间隙下3 mm厚5A06铝合金板材的填丝焊.结果表明,填充材料与基材实现了良好的冶金连接,获得了无缺陷的焊缝.焊接接头抗拉强度达到388.9 MPa±1.4 MPa,为母材的99%,消除了间隙对焊接质量带来的不利影响.剧烈的塑性变形使焊核区材料及填充材料均发生动态再结晶,形成细小的等轴晶粒.盐雾腐蚀试验表明,焊核区和填充材料区细小而弥散分布的第二相使其耐蚀性优于热影响区与母材,填充材料增强了焊核区的耐蚀性,热影响区表面发生点蚀成为裂纹起裂位置,焊接接头强度降低为356.6 MPa±1.2 MPa,为母材的91%.

铝合金壳体精密成形回弹控制工艺优化

目的精确控制铝合金壳体成形回弹角度,对铝合金壳体成形工艺进行优化。方法针对影响回弹角度的多个成形工艺参数(保温成形温度、模具间隙、摩擦因数和压边力)进行单变量逐步优化研究。结果随着保温成形温度的升高,壳体回弹角度因流变应力的降低和校正力的升高而逐渐降低;随着模具间隙的增大,可变动模具的圆角半径增大,板材贴合模具程度降低,壳体回弹角度逐渐增大;随着摩擦因数的增大,板材加工的形状与模具更契合,成形后回弹的角度降低;随着压边力的增大,板材内/外表面间的应力差大大降低,回弹角度逐渐降低。结论通过多个参数的逐步优化,获得最终优化工艺参数如下:保温成形温度为310℃,摩擦因数为0.15,模具间隙为1.1 mm,压边力为12 kN,对应的回弹角度为7.027°。

典型飞机脚操纵机构动力学建模与分析

脚操纵机构作为驾驶舱操纵系统的一部分,是重要的人机交互界面,用于控制飞机的航向姿态。以典型飞机脚操纵机构为研究对象,采用参数集中法建立机构的动力学模型,通过时域和频域分析法详细探究摩擦、间隙等非线性因素对输出特性的影响。仿真结果表明:摩擦力能够有效加快振荡收敛,但也会带来相位滞后的问题,影响舵面执行机构对指令的精确响应,因此应保持合适的摩擦力;间隙会引起超调量和延迟时间的增加,影响左驾脚操纵机构和右驾脚操纵机构输出指令的一致性,设计中应尽可能减小间隙。本模型较准确地实现了脚操纵机构动力学特性的分析,可用于飞机脚操纵机构的性能预测和优化设计,具有较大的参考意义。

基于微凸体侧接触模型的机械密封端面混合摩擦热理论预测

基于微凸体侧接触模型,推导了机械密封端面混合摩擦热计算式,研究了转速、摩擦间隙和粗糙度对常用机械密封端面混合摩擦热的影响。结果表明:常用混合摩擦状态下的机械密封端面微凸体接触多为第II类弹塑性接触;当转速ω?2 800r/min时,微凸体接触摩擦热所占比重较大,但随着转速上升,黏性摩擦热比重逐渐增大至百分之百;随着摩擦间隙d的增大,黏性摩擦热和微凸体接触摩擦热曲线均呈下降趋势,当d?2.8σ时,微凸体接触摩擦热减小至零,而黏性摩擦热随d变化不大;随着粗糙度的增加,端面摩擦热先下降后上升,在近1.6μm处最小,因而在机械密封设计时,存在某一粗糙度使混合摩擦热最少。

有初始间隙摩擦接触问题的有限元混合法

针对三维有初始间隙摩擦接触问题,提出了一种新的迭代求解方法——有限元混合法。根据接触问题局部非线性的特点,将作用在接触体上的力系分解为外力和接触界面上的接触力,以接触体的位移为基本未知量,而以接触区域局部坐标系下的结点接触力为迭代变量,将非线性接触迭代收缩在可能接触面上进行,把复杂的摩擦接触非线性反映在接触力的变化上,使得迭代计算变得简单易行,并且对于存在多个接触界面的多体接触问题,可以保持柔度矩阵的对称性和稀疏性,大大提高了计算效率。文中首先给出了三维有初始间隙摩擦接触问题的力学模型,推导得出了相应的有限元柔度方程,然后详细给出了迭代求解步骤。最后通过两个数值算例来验证本文方法的正确性和有效性。

籽粒粒径、碾搓行程和齿盘间隙与破壳效果相关性的研究

以油菜籽为试验材料 ,进行了小粒径农作物籽粒的碾搓法破壳试验。通过以籽粒粒径、碾搓行程和破壳装置动、定齿盘间隙为研究对象的三因素三水平重复试验 ,得出了此三者与破壳效果间的线性回归方程 。

航空发动机自带冠叶片减振特性研究

将自带冠叶片模化为质量弹簧模型。自带冠叶片减振主要是由于冠间碰撞和摩擦的组合运动来实现的,因此将冠间的接触简化为带对称间隙的弹簧阻尼模型,摩擦模型采用Sgn模型,从而建立该系统的动力学方程,进而采用Runge-Kutta数值方法求解系统的动力学方程。主要探讨了冠间间隙、刚度比、接触角度、摩擦系数等多种参数对减振效果的影响。结果表明:叶片的振动能量与冠间间隙、刚度比、接触角度、摩擦系数等参数有关,参数选取要考虑工作转速的范围。冠间的碰摩组合运动为硬式分段线性的非线性振动,因此同时采用Poincaré映射图和频谱图等方法对系统的非线性特性进行了一定的研究。

探井水平井整体钻柱摩阻力分析的间隙元法

建立了用于计算水平井整体钻柱摩阻的三维力学模型 ,提出用间隙元理论对钻柱摩阻力进行力学分析的方法。考虑到钻柱的抗弯刚度对钻柱受力变形和摩阻力的影响 ,给出了三维空间中的整体钻柱与井壁的接触力、摩擦力 (包括摩阻力矩 )及其沿钻柱轴线分布规律的计算方法 ,编制了相应的计算机软件。现场实验表明 ,实际应用效果良好 ,理论预测摩阻和现场实测结果的平均误差在 5 5 %以下。该力学模型和理论方法为水平井摩阻分析预测提供了理论依据 。

滚柱转子油泵滚柱与配流盘间隙的计算

针对杆式抽油泵效率低的问题,提出一种新型多级双作用滚柱转子式油泵.对多级双作用滚柱转子油泵结构特征及工作原理进行了介绍,该泵将滚柱与定子内壁的滚动摩擦代替传统的滑动摩擦,将单级滚柱泵设计为轴向多级串联形式,大大提高了泵排出压力.该泵同时采用双作用进出口设计,使得该泵转子轴及轴承径向受力平衡.对泵运转时滚柱受力状况进行了分析,建立了滚柱运动受力平衡方程,按滑动摩擦为最小原则,计算机编程实例准确地计算最优槽型夹角.分析了滚柱滚动条件,推导出滚柱端面摩擦合力矩,基于平行平板最佳缝隙原则,推导出滚柱端面与配流盘间隙计算式,并通过实例计算与分析,计算出实例泵滚柱端面与配流盘间隙大小.计算结果表明:间隙大小分别为h1=0.044 399 mm,珔h2=0.055 975 mm,改善滚柱受力,同时可减小泵容积损失,提高泵效率,为泵的间隙设计计算及优化选择提供了一定的理论依据.

含摩擦与间隙的失谐叶盘系统振动局部化研究

针对叶片榫头与轮盘榫槽连接处间隙及摩擦,基于叶盘结构典型集中参数模型,建立含干摩擦、间隙的非线性动力学方程,研究失谐叶盘系统振动局部化。在叶身刚度随机失谐下分析叶盘系统对不同耦合刚度的固有特性及共振响应。结果表明,非线性谐调叶盘系统亦出现振动局部化现象。利用振幅放大系数对线性、非线性失谐叶盘系统振动响应局部化研究,振幅放大系数呈失谐阈值现象,且非线性干摩擦、间隙作用会降低失谐系统振动响应局部化程度。而谐调叶盘系统非线性振动研究表明,随气流激励力频率变化,系统呈非简谐单周期运动、多周期谐波运动、混沌运动等多种动力学行为。失谐因素存在会使非线性失谐叶盘系统动力学行为更复杂。

国内苜蓿草供需现状及中美贸易摩擦带来的影响与对策

苜蓿草是国家的重要战略资源,是奶牛养殖过程中优质的蛋白质来源。我国牧草产业起步较晚,种植面积虽然居于世界第二位,但由于生产技术落后,优质商品草供给不足。从国内苜蓿商品草供给、市场需求和贸易3个方面阐述了国内苜蓿草产业的市场供需现状及存在的问题,测算了优质苜蓿草的需求量和产需缺口,分析了中美贸易摩擦对国内苜蓿和奶业市场的影响,并提出相关的政策建议。

长中半径水平井钻柱接触摩擦阻力分析

用整体钻柱静力模型和间隙元法,分析了长中半径水平井钻柱的接触非线性问题,算出了钻柱与井壁接触摩擦阻力的分布,为水平井井眼轨道设计和施工提供了重要参数。

高速轧机板带成型过程辊缝摩擦润滑特性试验研究

导致高速轧机自激振动的关键因素之一是辊缝状态的变化,而辊缝间摩擦润滑特性是辊缝状态的重要衡量指标之一,其表现形式为轧辊与轧件间摩擦因数的波动。针对某大型企业2 800四辊可逆式冷轧机在实际生产中存在的问题,在乳化液含量、轧机压下率和轧制速度方面对摩擦状态的影响规律及油膜厚度变化规律进行现场测试研究。结果表明:轧制速度以及乳化液含量的提高均有利于辊缝中油膜的形成,油膜厚度随压下率的提高呈类似线性下降趋势;轧辊与轧件间摩擦因数随压下率的提高而加大,随轧制速度以及乳化液含量的提高而减小;随着轧机压下率的增加,轧制力随之提高,使得轧辊与轧件间的油膜厚度减小,从而轧辊与轧件间混合润滑状态的流动润滑成分相对减小,摩擦状态随之恶化,具体表现为轧辊与轧件间摩擦因数的增大。

高速电主轴内置电机空气摩擦损耗研究

为研究高速电主轴内置电机空气摩擦损耗随电机转速的变化规律,采用解析和计算流体动力学两种方法对不同转速工况下的内置电机空气摩擦损耗进行了理论分析。结果表明,基于解析计算得到的空气摩擦损耗与采用计算流体动力学方法仿真的结果基本一致。通过电机空载试验,采用损耗分离法得到不同转速下内置电机的空气摩擦损耗,试验数据和仿真分析结果相吻合,表明对高速电主轴内置电机空气摩擦损耗解析与仿真的方法是有效的。

内燃机活塞环开口重叠的摩擦机理分析

根据曲轴扭矩传递原理得到了相关数学模型,进而计算了连杆轴颈偏转和活塞往复转动;在考虑燃气压力、往复惯性力和流体摩擦力,以及转动摩擦阻力矩、转动惯性力矩和气体摩擦力矩作用的基础上,提出了活塞环随活塞同步转动的判别条件,建立了活塞环相对转动的分析模型.结果表明:在内燃机工作循环中,连杆轴颈的正、负偏转引起活塞往复转动,在燃气爆发位置附近产生最大偏转和转动幅值;在少量曲轴转角区间内附着力矩小于转动阻力矩,此时活塞环不能与活塞保持同步而是与活塞之间发生相对转动;第二气环转动角度大于第一气环,当2个气环的开口转到相同位置时,活塞环出现开口重叠.

离心压缩机外部损失的联合计算

通过对离心叶轮外侧间隙内泄漏气体的流动分析 ,给出了间隙内的速度分布 ,利用Goldstein的对数壁面率处理摩擦应力分布 ,通过求解边界层动量积分方程可以获得间隙内的压力分布和切应力分布 ,进而可以同时联合计算压缩机的外部损失。

新型路面养护材料超薄沥青磨耗层的特性与应用

超薄沥青磨耗层是一种断级配沥青混合料,铺筑厚度通常约20～25mm。超薄磨耗层能明显改善路面性能,而成本也比较经济。超薄磨耗层可以用于高等级道路作为预养护和维修材料。

长联连续梁桥双曲面球型减隔震支座参数影响研究

为研究双曲面球型减隔震支座的球面滑动摩擦系数μ_(2)、温变间隙Δ对长联大跨连续梁桥地震响应的影响,以某一联(50+8×100+50)m连续梁桥为对象,采用MIDAS Civil软件建立有限元模型进行分析。提出采用钩单元、间隙单元与摩擦摆单元并联后再与摩擦摆单元串联的方式模拟双曲面球型减隔震活动支座的力学行为。基于有限元模型和时程分析法研究μ_(2)、Δ对支座最大抬升量、墩梁相对残余位移、墩梁最大相对位移、墩底最大弯矩的影响规律。结果表明:支座最大抬升量曲线呈“W”形;μ_(2)、Δ对支座最大抬升量、墩梁相对残余位移的影响最为显著,对墩底最大弯矩的影响较小;μ_(2)增大,桥梁各项地震响应均减小;Δ增大,支座最大抬升量、墩梁最大相对位移、墩底最大弯矩增大;Δ对墩梁相对残余位移的影响较复杂,总体随Δ增大而减小。